وولتاژ به جریان تبدیل کننده ها (تبدیل کننده های V به I)

چهارچوب ولتاژ به جریان (V به I) چیست؟

چهارچوب ولتاژ به جریان (که به آن V به I نیز گفته می‌شود) یک مدار الکترونیکی است که جریان را به عنوان ورودی دریافت می‌کند و ولتاژ را به عنوان خروجی تولید می‌کند.

اما چرا ما این کار را انجام می‌دهیم؟

خوب، در مدارهای اندازه‌گیری زمانی که یک نمایش آنالوگ از برخی از کمیت‌های فیزیکی (وزن، فشار، حرکت و غیره) ایجاد می‌کنیم، جریان DC ترجیح داده می‌شود.

این بخاطر این است که سیگنال‌های جریان DC در طول مدار از منبع تا بار ثابت خواهند بود. ابزارهای تشخیص جریان نیز مزیت کمترین نویز را دارند.

پس گاهی اوقات ضروری است که جریان متناسب با یک ولتاژ معین ایجاد شود.

برای این منظور از چهارچوب‌های ولتاژ به جریان (که به آن V به I نیز گفته می‌شود) استفاده می‌شود. این چهارچوب‌ها می‌توانند حامل داده‌های الکتریکی را از ولتاژ به جریان تغییر دهند.

چهارچوب ساده ولتاژ به جریان

هنگامی که درباره ارتباط بین ولتاژ و جریان صحبت می‌کنیم، واضح است که قانون اهم ذکر شود.

ما همه می‌دانیم که وقتی یک ولتاژ به عنوان ورودی به یک مدار که شامل یک مقاومت است، تزریق می‌شود، جریان متناسب شروع به جریان در آن می‌کند.

بنابراین، واضح است که مقاومت جریان را در یک مدار منبع ولتاژ تعیین می‌کند یا به عنوان یک چهارچوب ساده ولتاژ به جریان (یعنی V به I) برای یک مدار خطی عمل می‌کند.

نمودار مداری یک مقاومت که به عنوان یک چهارچوب ساده ولتاژ به جریان عمل می‌کند در زیر نمایش داده شده است. در این نمودار، کمیت‌های الکتریکی مانند ولتاژ و جریان به ترتیب از طریق میله‌ها و حلقه‌ها نمایش داده می‌شوند.

اما در عمل، جریان خروجی این چهارچوب مستقیماً به افت ولتاژ در بار متصل و ولتاژ ورودی بستگی دارد. چون VR می‌شود. این دلیلی است که این مدار به عنوان یک مدار ناقص یا بد یا غیرفعال شناخته می‌شود.

چهارچوب ولتاژ به جریان با استفاده از Op-Amp

یک Op-Amp برای تبدیل ساده سیگنال ولتاژ به سیگنال جریان متناظر استفاده می‌شود. Op-Amp مورد استفاده برای این منظور IC LM741 است.

این Op-Amp طراحی شده است تا مقدار دقیق جریان را با اعمال ولتاژی که برای حفظ آن جریان در طول مدار ضروری است، حفظ کند. آنها دو نوع هستند که در زیر به طور جزئی توضیح داده شده‌اند.

چهارچوب ولتاژ به جریان با بار شناور

همانطور که از نام آن پیداست، مقاومت بار در این چهارچوب شناور است. یعنی، مقاومت RL در این مدار چهارچوب به زمین متصل نیست.

ولتاژ VIN که ولتاژ ورودی است به ترمینال غیرمعکوس داده می‌شود. ترمینال معکوس توسط ولتاژ بازخورد که روی مقاومت RL است، محرک می‌شود.

این ولتاژ بازخورد توسط جریان بار تعیین می‌شود و در سری با VD، که اختلاف ولتاژ ورودی است، قرار دارد. بنابراین این مدار نیز به عنوان تقویت‌کننده بازخورد سری منفی جریان شناخته می‌شود.

برای حلقه ورودی، معادله ولتاژ

از آنجا که A بسیار بزرگ است،
پس،

از آنجا که، ورودی به Op-Amp،